Способ нанесения покрытия на режущие кромки

 

Изобретение касается способа нанесения покрытия на режущие кромки, а конкретнее - на режущие кромки бритвенных лезвий, из политетрафторэтилена ПТФЭ. Согласно способу обрызгивают кромку лезвия водной дисперсией ПТФЭ, содержащей 0,15 - 0,5 мас.% ПТФЭ. Нагрев ПТФЭ-покрытия осуществляют посредством его обработки ионизирующим излучением в присутствии кислородсодержащего газа при получении дозы измерения до 50 Мрад и затем спекают ПТФЭ-покрытие. Используют исходный ПТФЭ-материал с молекулярной массой 1000000 - 2000000. После формирования на бритвенной кромке лезвия покрытия из ПТФЭ лезвие с покрытием подвергают воздействию кислородсодержащей атмосферы перед обработкой его ионизирующим излучением. Используют ионизирующее излучение, представляющее собой электронный пучок или гамма-излучение. Доза излучения составляет 3 - 30 Мрад, конкретнее 18 - 22 Мрад. Дозу излучения выбирают такой, что приблизительно 10 мас.% ПТФЭ уменьшает свою молекулярную массу до величины менее 100000. Облучение ПТФЭ осуществляют на воздухе. После облучения покрытого лезвия его подвергают воздействию кислородсодержащей атмосферы перед спеканием покрытия. Техническим результатом изобретения является снижение ощутимого усилия при первом, а также втором - пятом бритье ниже, чем в случае обычных лезвий. Таким образом, достигается заметное общее улучшение при осуществлении бритья лезвиями с покрытием, нанесенным согласно настоящему изобретению. 8 з.п.ф-лы.

Изобретение касается способа нанесения покрытия на режущие кромки, а конкретнее, на режущие кромки бритвенных лезвий из политетрафторэтилена ПТФЭ (PTFE).

В течение многих лет на режущие кромки бритвенных лезвий наносят покрытие из ПТФЭ, причем одной из ранних разработок по применению таких покрытий является, например, описание патента Великобритании N 906005. Показано, что такие покрытия улучшают эффективность бритья кромкой лезвия за счет уменьшения усилия, требуемого для срезания волос и, таким образом, уменьшают натяжение волос на обриваемом пространстве, которое обрабатывает бритва.

Известно, что иногда для большинства покрытых ПТФЭ лезвий усилие, требуемое для срезания волос неиспользованным лезвием, т.е. усилие при первом бритье, является значительно большим, чем усилие, требуемое для непосредственно последующего бритья, скажем, для бритья во второй-пятый раз тем же лезвием. Допускают, что это явление имеет место вследствие удаления значительной части ПТФЭ-покрытия во время первого бритья, причем различие между усилием при первом бритье и, скажем, при втором-пятом бритье, представляет собой усилие, требуемое для удаления "избытка" полимера.

Описан ряд способов формирования ПТФЭ-покрытий на режущих кромках бритвенных лезвий (например в уже упомянутом описании патента N 906005). Один из способов, который широко используется коммерчески, включает распыление на кромки лезвий 1 мас.% дисперсии теломера ПТФЭ (имеющего молекулярную массу менее 100000, например 5000) во фторхлоруглероде и последующее спекание сформированного покрытия из ПТФЭ. Как производственный процесс, этот способ является весьма удовлетворительным, поскольку он может быть легко включен в непрерывно действующую линию по производству бритвенных лезвий, и дает воспроизводимые (одинаковые) результаты. Однако существует необходимость постепенно сокращать применение хлорфторуглеродов в промышленных процессах, и, если возможно, использовать только воду в качестве носителя дисперсии.

Известен способ формирования политетрафторэтиленового (ПТФЭ) покрытия на режущей кромке бритвенных лезвий, в котором обрызгивают кромку лезвия водной дисперсией ПТФЭ, имеющего молекулярную массу по меньшей мере 500 000, для образования на кромке покрытия из ПТФЭ, и нагревают покрытие (Патент Великобритании N 1074326), который является наиболее близким аналогом предложенного изобретения.

Однако у данного технического решения имеется недостаток повышенного "усилия при первом бритье".

В основу предложенного изобретения положена задача создания способа формирования политетрафторэтиленового (ПТФЭ) покрытия на режущей кромке бритвенных лезвий, позволяющего снизить "усилие при первом бритье".

Данная задача решается посредством способа формирования политетрафторэтиленового (ПТФЭ) покрытия на режущей кромке бритвенных лезвий, в котором обрызгивают кромку лезвия водной дисперсией ПТФЭ, имеющего молекулярную массу по меньшей мере 500 000, для образования на кромке покрытия из ПТФЭ, и нагревают покрытие, причем согласно изобретению, кромку лезвия обрызгивают водной дисперсией ПТФЭ, содержащей от 0,15 до 0,5 мас.% ПТФЭ, а нагрев ПТФЭ-покрытия осуществляют посредством его обработки ионизирующим излучением в присутствии кислородсодержащего газа при получении дозы излучения до 50 Мрад, и затем спекают ПТФЭ-покрытие.

Предпочтительно используют исходный ПТФЭ-материал с молекулярной массой от 1 000 000 до 2 000 000.

Целесообразно, чтобы после формирования на бритвенной кромке лезвия покрытия из ПТФЭ лезвие с покрытием подвергали воздействию кислородсодержащей атмосферы перед обработкой его ионизирующим излучением.

Желательно, чтобы использовали ионизирующее излучение, представляющее собой электронный пучок или гамма-излучение.

Возможно, чтобы доза излучения составляла от 3 до 30 Мрад, наиболее предпочтительно от 18 до 22 Мрад.

Полезно, чтобы дозу излучения выбирали такой, что приблизительно 10 мас. % ПТФЭ уменьшал свою молекулярную массу до величины менее 100 000.

Предпочтительно, чтобы облучение ПТФЭ осуществляли на воздухе.

Целесообразно, чтобы после облучения покрытого лезвия его подвергали воздействию кислородсодержащей атмосферы перед спеканием покрытия.

Иными словами, в соответствии с настоящим изобретением предлагается способ формирования ПТФЭ-покрытия на режущей кромке бритвенного лезвия, заключающийся в обрызгивании режущей кромки водной дисперсией ПТФЭ, имеющего молекулярную массу по меньшей мере 500000, для формирования покрытия из ПТФЭ, обработке покрытия из ПТФЭ ионизирующим излучением в присутствии кислородсодержащего газа для получения дозы излучения до 60 Мрад (Mrads), и в последующем спекании ПТФЭ-покрытия.

Посредством способа согласно настоящему изобретению возможно получать ПТФЭ-покрытия, которые не обнаруживают явления, упомянутого выше, когда усилие при первом бритье является значительно большим, чем усилие, требуемое при втором-пятом бритье.

Исходный ПТФЭ имеет, предпочтительно, молекулярную массу от 1000000 до 2000000. Такой материал обычно получают полимеризацией в водной среде и обычно используют для формирования не прилипающего покрытия на таких изделиях, как кухонная посуда. Следует принять во внимание, что ни на одной из стадий получения покрытых ПТФЭ бритвенных лезвий согласно настоящему изобретению, т.е. ни на стадии получения ПТФЭ-полимера, ни на стадии формирования покрытий нет необходимости применять летучий органический растворитель. Подразумевается, что способ полностью осуществляют без использования таких материалов, так что он является во всех отношениях приемлемым для окружающей среды. Однако изобретение не исключает применения таких материалов.

Нет ни необходимости, ни потребности в том, чтобы перед фактическим процессом нанесения покрытия формировались ПТФЭ-теломеры, т.е. полимеры с молекулярной массой менее 100000. Водная дисперсия, применяемая для формирования начального покрытия, содержит, предпочтительно, от 0,15 до 0,5 мас.% ПТФЭ, наиболее предпочтительно - приблизительно 0,25 мас.% ПТФЭ. Дисперсия может содержать одно или несколько поверхностно-активных веществ, которые содействуют образованию дисперсии частиц ПТФЭ.

С другой стороны, операция нанесения покрытия распылением может быть осуществлена таким же путем, как осуществляется стадия нанесения покрытия распылением в обычном способе с применением дисперсии теломера ПТФЭ в хлорфторуглеводороде.

После нанесения покрытия на лезвия и перед их облучением является предпочтительным подвергать лезвия воздействию кислородсодержащей атмосферы. Так, лезвия можно с пользой хранить (или, иначе, подвергнуть действию) на воздухе или в другом кислородсодержащем газе в течение промежутка времени между нанесением покрытия и его облучением.

Предпочтительными формами ионизирующего облучения для применения в способе согласно настоящему изобретению являются облучение электронным пучком и гамма-облучение, из которых первое предпочтительнее. Также может использоваться ультрафиолетовое облучение.

Оказывается, что полезный эффект, получаемый за счет способа согласно настоящему изобретению, т.е. уменьшение усилия при первом бритье, зависит от дозы облучения и не зависит от других параметров облучения, например от потока излучения. Выгоды не получают при использовании доз излучения свыше 60 Мрад, и, в самом деле, предпочтительно применять дозы излучения значительно ниже этого значения, например дозы в интервале от 3 до 30 Мрад, наиболее предпочтительно - от 18 до 22 Мрад. Дозы ниже 1 Мрад обычно являются слишком низкими для практических целей.

Излучение расщепляет ПТФЭ до материала с меньшей молекулярной массой, но оказывается, что существенным фактором для получения наблюдаемых улучшений является то, что только относительно у небольшой части ПТФЭ должна быть снижена молекулярная масса, скажем, ниже 100000. Следовательно, предпочтительно, чтобы доза излучения была такой, чтобы приблизительно 10 мас.% ПТФЭ в покрытии на кромке лезвия имела молекулярную массу, уменьшенную до величины ниже 100000.

Облучение должно осуществляться в кислородсодержащем газе: это может быть кислород или обогащенный кислородом воздух, но предпочтительно - воздух.

После облучения лезвия предпочтительно выдержать на или подвергнуть действию воздуха (или другого кислородсодержащего газа) перед спеканием. После такой кислородной пропитки ПТФЭ-покрытие оплавляют, и на этой стадии спекания могут быть использованы обычные для этой стадии условия. Предпочтительно выполнять спекание при температуре от 305^oC до 470^oC, в течение, приблизительно, от 5 до 3000 секунд. Спекание должно осуществляться после обработки излучением настолько скоро, насколько это является удобным с практической точки зрения; если задержка превышает 24 часа, можно не получить некоторые из преимуществ настоящего изобретения. По способу согласно настоящему изобретению возможно получать лезвия с покрытием, для которых при применении усилие при первом бритье не превышает существенно усилия при бритье, необходимые для второго-пятого бритья. Кроме того, сравнения при проведении испытаний на бритвенных испытательных панелях лезвиями с покрытием согласно настоящему изобретению и лезвиями с покрытиями, нанесенными обычным способом, упомянутым выше (нанесение покрытия распылением дисперсии теломера ПТФЭ в CFC (хлорфторуглерод), условия спекания идентичны), показывают, что во многих случаях не только ощутимое усилие при первом бритье лезвиями по изобретению ниже, чем в случае обычных лезвий, но и усилия при втором-пятом бритье также ниже. То есть, можно достичь заметного общего улучшения при осуществлении бритья лезвиями с покрытием, нанесенным согласно настоящему изобретению, по сравнению с лезвиями, на которые покрытие нанесено обычными способами.

Для более полного понимания изобретения далее приводятся примеры, не ограничивающие изобретение и только в целях иллюстрации.

Пример 1 Заточенные лезвия из нержавеющей стали нагревали до 100^oC в печи, и затем обрызгивали их водной 0,25% суспензией ПТФЭ ТЕ 3170 (поставляемого DuPont) с молекулярной массой > 1 MM (1 миллион). Лезвия обрызгивали при скорости 2 мл/сек/1000 мм². Опыленные лезвия затем облучали в пучке электронов (4,5 МэВ, 20 мА), чтобы получить общую дозу в 3 Мрад. После облучения на воздухе лезвия оплавляли при 340^oC в течение 25 секунд. Получившиеся в результате лезвия с покрытием имели низкие значения усилия первого резания и хорошую адгезию полимера.

Пример 2 Вместо электронного пучка примера 1 может быть применено гамма-излучение. Например, может быть использовано излучение Co 60 при дозе 50 Мрад с последующим спеканием при 400^oC в течение 20 минут в крекинг-аммиаке. Предпочтителен ПТФЭ с высокой молекулярной массой (например, > 1 MM), например, ТЕ 3170.

Пример 3 Повторяли пример 1 с интервалами в несколько часов между обрызгиванием и облучением и между облучением и спеканием. В целях сравнения некоторое количество лезвий хранили в вакууме в течение этих промежутков времени, а другие лезвия хранили на воздухе. Образцы подвергали воздействию излучения с различными дозами от 3 до 30 Мрад. Наилучшие результаты в смысле эффективности бритья полученными в результате лезвиями достигали в случае, когда лезвия хранили на воздухе в течение одного или обоих промежутков времени между операциями. Предпочтительная доза излучения составляла от 18 до 22 Мрад.

Формула изобретения

1. Способ формирования политетрафторэтиленового (ПТФЭ) покрытия на режущей кромке бритвенных лезвий, в котором обрызгивают кромку лезвия водной дисперсией ПТФЭ, имеющего молекулярную массу по меньшей мере 500000, для образования на кромке покрытия из ПТФЭ, и нагревают покрытие, отличающийся тем, что кромку лезвия обрызгивают водной дисперсией ПТФЭ, содержащей 0,15 - 0,5 мас. % ПТФЭ, а нагрев ПТФЭ-покрытия осуществляют посредством его обработки ионизирующим излучением в присутствии кислородсодержащего газа при получении дозы излучения до 50 Мрад и затем спекают ПТФЭ-покрытие.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют исходный ПТФЭ-материал с молекулярной массой 1000000 - 2000000.

3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что после формирования на бритвенной кромке лезвия покрытия из ПТФЭ лезвие с покрытием подвергают воздействию кислородсодержащей атмосферы перед обработкой его ионизирующим излучением.

4. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что используют ионизирующее излучение, представляющее собой электронный пучок или гамма-излучение.

5. Способ по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что доза излучения составляет 3 - 30 Мрад.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что доза излучения составляет 18 - 22 Мрад.

7. Способ по любому из пп.1 - 5, отличающийся тем, что дозу излучения выбирают такой, что приблизительно 10 мас.% ПТФЭ уменьшает свою молекулярную массу до величины менее 100000.

8. Способ по любому из пп.1 - 7, отличающийся тем, что облучение ПТФЭ осуществляют на воздухе.

9. Способ по любому из пп.1 - 8, отличающийся тем, что после облучения покрытого лезвия его подвергают воздействию кислородсодержащей атмосферы перед спеканием покрытия.